Tabla de Contenidos
Alumiini on raudan ja eri terästen jälkeen yksi ihmislajin tärkeimmistä metalleista. Se on jaksollisen järjestelmän elementti 13 ja vastaa yhtä harvoista p-lohkon metalleista. Sen lisäksi, että alumiini on erittäin kevyt metalli, se on erittäin muokattavaa, joten siitä voidaan työstää erittäin ohuita, jopa paperiarkkia ohuempia levyjä.
Toisaalta monet alumiiniseokset voidaan myös karkaista erittäin vahvan rakenteen saamiseksi, mikä mahdollistaa sen käytön kevyenä rakennerakennusmateriaalina. Lopuksi, toisin kuin rauta ja muut metallit, alumiini kestää huomattavasti hapettumista, mikä mahdollistaa sen käytön monissa sovelluksissa, mukaan lukien sen laaja käyttö ruuan ja juoman säilytysastiana.
Lopuksi alumiini on runsauden lisäksi helposti kierrätettävä metalli, pääasiassa sulattamalla ja jähmettämällä alumiinista valmistettuja osia, kuten virvoitus- tai väkeviä juomia. Itse asiassa tämä prosessi voidaan suorittaa kotona yksinkertaisella tavalla käyttämällä puhalluslamppua ja, jos sinulla on sellainen, erityisellä uunilla. Tämä johtuu tämän yhteiskunnassamme kaikkialla esiintyvän materiaalin lämpöominaisuuksista.
Alumiinin lämpöominaisuudet
Alumiinin lämpöominaisuudet, jotka liittyvät sen kierrätykseen sulamisen ja kiinteytymisen kautta, ovat sulamispiste, sulamislämpö ja lämpökapasiteetti .
Sulamispiste: 660,323 °C
Rautaan, titaaniin ja moniin muihin siirtymämetalleihin verrattuna alumiinin sulamispiste on huomattavasti alhainen. Esimerkiksi raudan sulamispiste on 1 538 °C ja titaanin 1 670 °C, kun taas monet muut metallit sulavat lähellä 2 000 °C tai korkeammissa lämpötiloissa.
Tämä tekee alumiinin sulattamisesta suhteellisen helppoa, koska se ei vaadi erityisten tai liian monimutkaisten laitteiden käyttöä ja nestemäinen alumiini voidaan sisällyttää rauta- tai teräsastioihin.
Vaikka kotikeittiön uuni ei toimi alumiinin sulattamiseen (kotiuunin maksimilämpötila ylittää harvoin 300 °C), sähkökeraaminen uuni kelpaisi mainiosti. Ne saavuttavat lämpötilan 650 °C – 1350 °C. Toisaalta muottiin kaadetuista tulenkestävistä lohkoista tai sementistä tai betonista valmistettu uuni, joka on lämmitetty butaani- tai propaanikaasupolttimilla tai jopa hiilellä, voi saavuttaa oikean lämpötilan ja enemmän.
Lopuksi voimme sulattaa alumiinin helposti kuumentamalla sitä suoraan butaani (1 430 °C) tai propaani (1 995 °C) polttimen liekillä, joten asetyleeniliekkia ei tarvitse käyttää, koska rauta on sulatettava käyttämällä soihtu.
Lämpökapasiteetti (900 J/kg.°C)
Lämpökapasiteetti määrittää lämmön määrän, joka on syötettävä järjestelmään sen lämpötilan nostamiseksi. Alumiinin tapauksessa lämpökapasiteetti on suhteellisen korkea. Esimerkiksi se on lähes kaksi kertaa enemmän kuin rauta 20 °C:ssa. Tämä tarkoittaa, että saman alumiinimassan lämmittämiseen kuin rautaa kuluisi kaksi kertaa enemmän lämpöä samaan alku- ja loppulämpötilaan.
Koska alumiinin sulamispiste on kuitenkin hyvin alhainen, ei ole väliä, että sen lämpökapasiteetti on korkeampi kuin monien muiden metallien. Tämä johtuu siitä, että meidän tarvitsee lämmittää vain 660 °C:seen 1500 tai 2000 °C:n sijaan.
Fuusiolämpö: 322 – 394 kJ/kg
Toinen tärkeä fyysinen ominaisuus, joka on otettava huomioon alumiinia kierrätettäessä, on sen sulamislämpö. Tämä edustaa lämmön muodossa olevan energian määrää, joka tarvitaan sulattamaan tietty määrä ainetta sen normaalissa sulamispisteessä.
Aineen sulattaminen tai sulattaminen ei ole vain sen kuumentamista sulamispisteeseensä. Kun tämä lämpötila on saavutettu, sulatusprosessin suorittamiseen tarvitaan lisälämpöä. Tätä lämpöä kutsutaan piileväksi lämmöksi, koska se ei aiheuta lämpötilan nousua, vaan kuluu aineen hiukkasia sitovien voimien murtamiseen. Tästä syystä tämä on tärkeä osa kierrätysprosessin energia-analyysiä.
Alumiinin sulamislämpö, joka on välillä 322-394 kJ/kg, on suurempi kuin muiden tärkeiden metallien, kuten raudan, sulamislämpö, joka on 293 kJ/kg. Tämä tarkoittaa, että rauta on helpompi sulattaa, kun sen sulamislämpötila on saavutettu, kuin sulattaa sama määrä alumiinia. Koska rauta on kuitenkin lähes kolme kertaa alumiinia tiheämpi, saamme paljon suuremman määrän sulaa alumiinia samasta lämpömäärästä kuin rautaa, jos kulutamme saman määrän lämpöä.
Lisäksi, koska raudalla on paljon korkeampi sulamispiste, myös raudan sulattamiseen kuluu enemmän energiaa kuin alumiinia.
Alumiinin kierrätys verrattuna alumiinin tuotantoon
On huomattava, että alumiinin lämpöominaisuudet huomioon ottaen sen kierrättämiseen tarvittava kokonaisenergiamäärä on paljon pienempi kuin se, joka tarvitaan sen tuottamiseen erilaisista alumiinimalmeista tai mineraaleista. Mineraaliuuttoprosessin, sen murskaamisen, liukenemisen ja sitä seuraavan elektrolyyttisen pelkistyksen välillä alumiinin valmistukseen kuluu lähes 20 kertaa enemmän energiaa kuin sen kierrätykseen.
Kuinka sulattaa alumiinia kotona
Kuten yllä olevista tiedoista näemme, alumiinin sulattaminen kotona ei ole vaikeaa. Tarvitset vain uunin, joka pystyy saavuttamaan vähintään 660 °C:n lämpötilan (vaikka sinun täytyy olla korkeampi), tai vaihtoehtoisesti butaani- tai propaanipolttimen.
Keittiössä flamboinnissa käytettävät taskulamput pärjäävät, vaikka tarvitaan sellainen, jota voidaan pitää palamassa pitkään.
VAROITUS!
On sanomattakin selvää, että työskentely valimouunin tai sitä vastaavan uunin ja sulan metallin kanssa on erittäin vaarallista ja voi aiheuttaa erittäin vakavia palovammoja . Toisaalta sulan alumiinin roiskuminen eri pinnoille voi vahingoittaa niitä.
Lisäksi työskentely puristettujen syttyvien kaasujen, kuten butaanin tai propaanin, kanssa sulatusuunin lähellä aiheuttaa myös huomattavan räjähdysvaaran, jos ei noudateta varovaisuutta. Kaikista näistä syistä alumiinitölkkien valun kierrätystä varten saa suorittaa vain vastuullinen aikuinen, jolla on kokemusta tämäntyyppisten prosessien suorittamisesta. Pojan tai tytön ei pitäisi koskaan tehdä sitä, saati ilman aikuisen seuraa.
Itse asiassa on suositeltavaa välttää lasten läsnäoloa aina, kun työskentelet näiden materiaalien kanssa, jotka ovat äärimmäisissä lämpötiloissa.
Muilta osin aikuisten on samalla tavalla noudatettava joitain perusturvasääntöjä onnettomuuksien välttämiseksi ja niiden seurausten minimoimiseksi, jos niitä sattuu:
- Älä koskaan työskentele ilman asianmukaisia suojavarusteita (katso turvavarusteita koskeva kohta alla).
- Työskentele hitaasti ja huolellisesti. Kiireestä jää vain väsymys, kuten sanonta kuuluu, ja kiireessä tekeminen lisää vain onnettomuusriskiä.
- Työskentele hyvin tuuletetussa, mieluiten avoimessa paikassa.
- Jos työskentelet kaasuuunin, polttimen tai polttimen kanssa, muista suojata kaasuletkut tai -putket uunin tai liekin lämmöltä ja sijoittaa kaasupullo mahdollisimman kauas tulesta tai lämmöstä.
- Käsittele upokasta sulan alumiinin kanssa erittäin varovasti ja ilman kiirettä.
materiaaleja ja välineitä
Lähtöaineena käytettävien alumiinitölkkien lisäksi tärkeimmät välineet, joita tarvitsemme alumiinin kierrättämiseen sulattamalla, ovat:
- Saviuuni , keraaminen sähköuuni tai propaani- tai butaanipoltin alumiininäytteiden lämmittämiseksi tai sulattamiseksi. Voimme valmistaa myös oman sulatusuunin kipsin, harmaan sementin ja hiekan sekoituksella sekä kahdella erikokoisella kattilalla muotin muodostamiseksi ja niiden välisen tilan täyttämiseksi betoniseoksella. Sitten poraamalla pohjaan reikä ilman ruiskuttamiseksi, voimme täyttää uunin palavalla hiilellä ja käyttää tätä lämmönlähteenä alumiinin sulattamiseen.
- Upokas kannella tai astialla alumiinin lämmittämiseksi ja sulattamiseksi. Periaatteessa tämä voidaan valmistaa mistä tahansa materiaalista, jolla on huomattavasti korkeampi sulamispiste kuin alumiinilla. Rauta- tai teräsupokas toimii, mutta myös keramiikasta, posliinista tai muusta vastaavasta tulenkestävästä materiaalista valmistettua voidaan käyttää.
- Pitkät metallipihdit kuuman upokkaan käsittelemiseksi sulalla alumiinilla.
- Valumuotteja , joihin sulaa alumiinia kaadetaan, jotta se jähmettyy. Ne voidaan myös valmistaa mistä tahansa vahvasta keraamisesta tai metallista materiaalista. Yksi vaihtoehto on käyttää kvartsihiekalla tai valimohiekalla täytettyä puulaatikkoa. Näin voimme tulostaa muottiin halutun muodon painamalla toista esinettä sen pinnalle ja saada näin alumiinista tehdyn kopion esineestä.
Turvallisuus varusteet
Alumiinin kierrätys vaatii korkeiden lämpötilojen käyttöä ja erittäin kuuman sulan metallin käsittelyä. Tämäntyyppinen työ edellyttää turvatoimenpiteitä ihon suojaamiseksi palovammilta ja muilta onnettomuuksilta. Tätä varten tarvitsemme seuraavat turvavarusteet:
- Lämpökäsineet suojaamaan meitä kuumuudelta. Keittiöhanskat eivät riitä. On suositeltavaa käyttää nahkakäsineitä, kuten seppien käyttämiä.
- Suojalasit suojaamaan silmiä onnettomuuksilta.
- Pitkät vaatteet , jotka peittävät hyvin kädet ja jalat.
- Suljetut kengät , mieluiten nahkaa.
- Sammutin ei ole koskaan tarpeeton, kun työskentelemme tulen ja korkeiden lämpötilojen kanssa.
Menettely alumiinin kierrättämiseksi kotona
Vaihe 1
Esilämmitä uuni vähintään 670 asteeseen varmistaaksesi, että lämpötila on riittävän korkea sulamaan alumiini. Jos aiot työskennellä taskulampun kanssa, on myös hyvä idea esilämmittää upokas polttimella sulamisen nopeuttamiseksi.
Vaihe 2
Jos upokas on pieni uunin lämpenemisen aikana, on suositeltavaa murskata tai leikata alumiinitölkit pieniksi paloiksi metallisaksilla tai teräspihdeillä. Sinun tulee myös valmistella muotit, joissa tyhjennät äskettäin kierrätetyn sulan alumiinin paikassa lähellä uunia. Jos upokas on tarpeeksi suuri useiden murskattujen tölkkien tilaamiseen, tämä ei välttämättä ole tarpeen.
Pro-vinkki: Alumiiniset juomatölkit valmistetaan yleensä vähintään kahdesta eri alumiiniseoksesta. Korkki on yleensä valmistettu yhdestä seoksesta, kun taas runko on valmistettu toisesta. On hyvä idea erottaa nämä tölkin osat ja kierrättää ne erikseen, jotta saadaan kaksi erilaista alumiinia, joilla on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet.
Vaihe 3
Aseta kaikki alumiini teräsastiaan tai upokkaaseen ja laita ne metallipihdeillä uuniin. Jos työskentelet polttimella, voit asettaa upokkaan tai terässäiliön, jossa on alumiinia, kuumalle polttimelle kuumentamaan sitä samalla, kun lämmität alumiinia suoraan polttimella.
Vaihe 4
Odota muutama minuutti, kun uuni lämpenee uudelleen (se jäähtyy hieman, kun avaat sen upokkaan työntämiseksi) ja anna alumiinille aikaa lämmetä ja sulaa. Tarkista, että kaikki alumiini on sulaa käyttämällä sekoittimena jonkinlaista pitkää metallitankoa.
vaihe 5
Kun koko näyte on sulanut, anna lämmetä vielä muutama minuutti lämpötilan nostamiseksi sulamispisteen yläpuolelle. Tämä tehdään alumiinin jähmettymisen estämiseksi ennen kuin se siirretään muotteihin. On tärkeää poistaa sulan alumiinin pinnalle muodostuva kiinteä kuona. Tämä sisältää tölkin muovipinnoitteesta ja painetuista etiketeistä peräisin olevia epäpuhtauksia ja hiiltä.
vaihe 6
Kaada sula alumiini varovasti ja metallipihdeillä muotteihin ja anna seistä, kunnes se on kiinteä.
vaihe 7
Kun alumiini on täysin kiinteä, se voidaan nopeasti jäähdyttää upottamalla muotti kylmään veteen.
vaihe 8
Kun alumiinilohko on jäähtynyt kosketukseen, on aika purkaa muotista. Tämä voidaan saavuttaa kääntämällä se ylösalaisin ja napauttamalla sitä maahan tai muuhun kovaan pintaan.
Viitteet
Cleanipedia. (2021, 8. syyskuuta). Kuinka kierrättää alumiinia . https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html
Fyysinen didaktiikka. (nd). lämpökapasiteetit . https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm
Fluke. (2021, 9. toukokuuta). Oikean lämpötilan saavuttaminen ajan myötä . https://www.fluke.com/en-us/information/blog/temperature/obtaining-the-correct-temperature-with-the-pass-of-time
Franco Grace, A. (2010). Piilevä fuusiolämpö . Fysiikka tietokoneen kanssa. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm
Merckel, G. (2021, 10. huhtikuuta). Kuinka kierrättää alumiinia kotona . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ
Olmo, M., & Narvae, R. (nd). Taulukko ominaislämpöistä . Hyperfysiikka. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html
Portillo, S.R. (2020, 25. toukokuuta). Kuinka kierrättää alumiinia . greenecology.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html
Salillas, RP (2020, 12. toukokuuta). Minkä lämpötilan liekki saavuttaa? Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama
Weerg. (2020, 23. kesäkuuta). Alumiini: ominaisuudet, ominaisuudet ja edut . https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-character%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas
